CN101548322B - 光学头、光信息记录再生装置及光信息***装置 - Google Patents

光学头、光信息记录再生装置及光信息***装置 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于提供一种在利用激光对信息记录介质进行信息的记录或再生的光信息记录再生装置中所使用的树脂制光学元件,能够抑制照射高能量密度的光时的劣化造成的透过率下降,并且能够长时间保持高透过率。为了实现上述目的,使用一种由将含有硅倍半氧烷化合物的硅树脂组成物硬化而得到的硅树脂硬化物制成的光学元件。

Description

光学头、光信息记录再生装置及光信息***装置
技术领域
本发明涉及一种用于光信息记录再生装置的光学头、使用该光学头的光信息记录再生装置以及光信息***装置,其中,该光信息记录再生装置在作为信息记录介质的光盘上光学性地进行信息的记录和再生。
背景技术
近年来,随着信息技术领域中的记录信息量的增加,对于大容量化的光盘的需求也增强。光盘的大容量化、即记录信息的高密度化,可以通过扩大物镜的数值孔径(NA,numerical aperture)和使用短波长激光光源来实现。
对于目前广泛使用的数字通用光盘(DVD,digital versatile disc),使用发射波长为660nm的光源和NA为0.6的物镜。
另一方面,对于作为下一代光盘的蓝光光盘(BD,blu-ray disc)、高清晰DVD(HD-DVD),使用波长为405nm的蓝色激光,而且将BD中的NA设为0.85、将HD-DVD中的NA设为0.65,由此记录信息量被高密度化。使用这种蓝色激光在光盘上进行信息的记录或再生的光信息记录再生装置而言,需求着高性能、小型并且制造成本低的光学头。
图32是现有的普通的光信息记录再生装置中的光学头76的结构概念图。图32中,7’是光盘;71是发射波长为660nm的激光的半导体激光器;72是聚光元件即物镜,将来自于半导体激光器71的射出光汇聚成微小的光点并入射到光盘7’;73是聚光元件驱动装置即物镜致动器,用于在光盘7’发生表面抖动或中心偏时,使物镜72追随光盘7’;74是由玻璃材料制成的单向***,对来自于光盘7’的反射光进行分束;75是受光元件,接收来自于光盘7’的反射光;78是由玻璃材料制成的检测透镜,用于将来自于光盘7’的反射光汇聚于受光元件75。
光学头76包括半导体激光器71、物镜72、物镜致动器73、单向***74、检测透镜78以及受光元件75。受光元件75,作为用于检测光盘7’的信息信号的射频RF(radiofrequency)信号受光元件,以及作为用于检测其伺服信号(servo signal)的伺服信号受光元件发挥功能。
现有的光学头76中,例如,作为用于检测RF信号和伺服信号的受光元件,使用多分区的(multi-divided)受光元件。对于现有的普通的光学头所使用的受光元件,参照图33(A)和图33(B)所示的示意图进行说明。
图33(A)是用作受光元件的二分区光电二极管(2-divided photodiode)80的平面示意图,图33(B)是图33(A)的D-D’截面图。
图33(A)和图33(B)中,80是二分区光电二极管;21a、21b分别是由半导体材料制成的例如长宽尺寸为0.75mm×0.75mm、厚度为0.3mm的受光单元;28是将受光单元21a与受光单元21b分离的分割线;22a、22b是分别设置于受光单元21a、21b的各自表面的表面电极;23a、23b、23c、23d是框架端子;25是连续设置于受光单元21a、21b的背面的背面电极;26a是电连接表面电极22a与框架端子23a的金属线;26b是电连接表面电极22b与框架端子23b的金属线;87是由透明环氧树脂硬化物制成的树脂保护体(resin protector),用于保护二分区光电二极管80,例如是长宽尺寸为4mm×5mm、高度为1.9mm的形状,规定二分区光电二极管80的外形。框架端子23c与框架端子23d一体化而形成框架部件24。
受光单元21a、21b的背面电极25电连接于框架部件24。另外,表面电极22a、22b,分别通过金属线26a、26b电连接于框架端子23a、23b。此外,二分区光电二极管80中,框架端子23a、23b为阳极端子,框架端子23c、23d为阴极端子。并且,受光单元21a、21b各自接收的光被转换为光电流。然后,光电流从框架端子23a、23b被输出。由受光单元21a、21b与表面电极22a、22b构成的部分也被称作受光芯片29。
作为现有的普通的光学头中的受光元件所使用的二分区光电二极管80,具有以下问题。
使用波长为660nm的激光的现有的DVD等光盘的光信息记录再生装置中,一般使用环氧树脂来形成光学头中所使用的二分区光电二极管的树脂保护体。但是,使用波长为405nm的蓝色激光等的下一代BD、HD-DVD的光信息记录再生装置中,使用环氧树脂来形成二分区光电二极管的树脂保护体时,接收波长为405nm的蓝色激光时环氧树脂吸收紫外线并被氧化,导致形成发色物(colored substance)并变色,引起透光率逐渐下降的问题。而且,树脂保护体的透光率下降,受光单元21a、21b中的受光量下降,导致出现RF信号、伺服信号不能被充分检测到的问题。
为了解决上述问题,例如下述专利文献1,公开了一种如图34(A)和图34(B)所示的二分区光电二极管162,具有将玻璃板固定于受光元件的光的光路部分,从而不使光透过环 氧树脂自身的结构。图34(A)为二分区光电二极管162的平面示意图,图34(B)为图34(A)的E-E’截面图。
图34(A)和图34(B)中,161是玻璃板;87是树脂保护体;21a、21b是受光单元;28是分割线;22a、22b是表面电极;23a、23b、23c、23d是框架端子;25是背面电极;26a、26b是金属线;160是包括受光单元21a、21b与表面电极22a、22b的受光芯片。框架端子23c与框架端子23d一体化而形成框架部件24。
二分区光电二极管162与二分区光电二极管80的不同点在于:在受光元件的光路中,玻璃板161被固定在由中空部和阶差部形成了外形的、由环氧树脂制成的树脂保护体87上。
二分区光电二极管162被形成为例如长宽尺寸5mm×6mm、高度1.9mm的形状。
二分区光电二极管162中,波长为405nm的半导体激光器的光仅通过玻璃板161,不通过由环氧树脂制成的树脂保护体87就到达受光单元21a、21b。因此,二分区光电二极管162中不会产生由于透光率下降而导致受光芯片160的受光量下降的问题。
但是,二分区光电二极管162,存在部件数增加导致制造工序增加,进而使制造变得复杂的问题,或者存在外径形状大型化的问题。
另一方面,如专利文献2所述,现有的普通的光学头所使用的检测透镜、物镜等是由玻璃材料形成的。由玻璃材料形成的检测透镜不会产生透过率下降的问题。但是,由玻璃材料形成检测透镜、物镜等时,存在制造工序繁杂这一问题。另外,为了使光学头小型化,减小检测透镜的尺寸,且制造非轴对称形状的透镜,需要一种能够容易地通过射出成形来制造并由透明树脂制成的透镜。
专利文献1:日本专利公开公报特开平7-73503号
专利文献2:日本专利公开公报特开平1-287830号
发明内容
本发明的目的在于提供一种在对光盘等信息记录介质利用激光进行信息的记录或再生的光信息记录再生装置中所使用的、具有树脂制光学元件的光学头,该光学元件能够通过抑制由于高能量密度光的透过而产生的材料的光劣化,来抑制透过率的下降,并能够长时间保持高透过率。
本发明一方面涉及在利用激光对信息记录介质进行信息的记录或再生的光信息记录再生装置中使用的光学头,该光学头包括由硅树脂硬化物制成的光学元件,该硅树脂硬化 物通过将含有硅倍半氧烷化合物的硅树脂组成物硬化而得到。
通过以下详细的说明和附图,本发明的目的、特征、侧面和优点将更加明确。
附图说明
图1是表示第1实施方式的光学头的结构的示意图。
图2(A)是第1实施方式的光学头所使用的受光元件(二分区光电二极管)的平面示意图;图2(B)是图2(A)的A-A’截面的截面示意图。
图3是用于说明受光元件(二分区光电二极管)的制造方法的示意图。
图4(A)是表示笼型硅倍半氧烷化合物被交联结合形成三维交联结构的示意图;图4(B)是表示笼型硅倍半氧烷化合物的笼型结构的示意图。
图5是表示以2.2W/mm2的照射密度连续照射蓝色激光时,TCHS的硬化物的透光率随时间变化的图表。
图6是表示照射蓝色激光前、以及以2.2W/mm2的照射密度连续照射67小时蓝色激光后,TCHS的硬化物的远场图形。
图7是表示以40mW/mm2的照射密度连续照射蓝色激光时,TCHS的硬化物的透光率随时间变化的图表。
图8是表示照射蓝色激光前、以及以40mW/mm2的照射密度连续照射72小时蓝色激光后,TCHS的硬化物的远场图形。
图9是表示以2.2W/mm2的照射密度对普通的有机硅树脂的硬化物连续照射蓝色激光时,硬化物的透光率随时间变化的图表。
图10是表示照射蓝色激光前、以及以2.2W/mm2的照射密度连续照射67小时蓝色激光后,上述普通的有机硅树脂的硬化物的远场图形。
图11是以2.2W/mm2的照射密度连续照射67小时蓝色激光后,TCHS的硬化物的照射点附近的光学显微镜照片。
图12是以2.2W/mm2的照射密度连续照射67小时蓝色激光后,普通的有机硅树脂的硬化物的照射点附近的光学显微镜照片。
图13是表示以2.2W/mm2的照射密度连续照射蓝色激光时,透明的脂环式环氧树脂的硬化物的透过率随时间变化的图表。
图14是以2.2W/mm2的照射密度连续照射蓝色激光22小时后,透明的脂环式环氧树脂的硬化物的光学显微镜照片。
图15是表示以1.1W/mm2的照射密度连续照射蓝色激光时,由四烯丙基硅倍半氧烷的硬化物制成的板的透过率随时间变化的图表。
图16是表示以1.1W/mm2的照射密度连续照射蓝色激光时,TCHS的硬化物的透过率随时间变化的图表。
图17是表示照射蓝色激光前、以及以1.1W/mm2的照射密度连续照射72小时蓝色激光后,四烯丙基硅倍半氧烷的硬化物的远场图形。
图18是表示照射蓝色激光前、以及以1.1W/mm2的照射密度连续照射72小时蓝色激光后,TCHS的硬化物的远场图形。
图19是以1.1W/mm2的照射密度连续照射72小时蓝色激光时,四烯丙基硅倍半氧烷的硬化物的照射点附近的偏光显微镜照片。
图20是以1.1W/mm2的照射密度连续照射72小时蓝色激光时,TCHS的硬化物的照射点附近的偏光显微镜照片。
图21是表示以1.1W/mm2的照射密度连续照射蓝色激光时,通过使用二乙烯基四甲基二硅氧烷作为交联剂而得到的二烯丙基硅倍半氧烷的硬化物的透过率随时间变化的图表。
图22表示以1.1W/mm2的照射密度连续照射240小时蓝色激光时,上述使用二乙烯基四甲基二硅氧烷作为交联剂而得到的二烯丙基硅倍半氧烷的硬化物的远场图形的时间变化。
图23是以1.1W/mm2的照射密度连续照射240小时蓝色激光时,上述使用二乙烯基四甲基二硅氧烷作为交联剂而得到的二烯丙基硅倍半氧烷的硬化物的照射点附近的偏光显微镜照片。
图24表示以40mW/mm2的照射密度连续照射1750小时蓝色激光时,上述使用二乙烯基四甲基二硅氧烷作为交联剂而得到的二烯丙基硅倍半氧烷的硬化物的透过率随时间变化的图表。
图25表示以40mW/mm2的照射密度连续照射1250小时蓝色激光时,上述使用二乙烯基四甲基二硅氧烷作为交联剂而得到的二烯丙基硅倍半氧烷的硬化物的远场图形的时间变化。
图26是表示各硬化物中的不饱和双键与-Si-H基的残基数、和对于蓝色激光的耐性之间的关系的图表。
图27(A)是第2实施方式的受光元件OEIC的平面示意图;图27(B)是图27(A)的B -B’截面的截面示意图。
图28(A)是第3实施方式的发光受光元件的平面示意图;图28(B)是图28(A)的C-C’截面的截面示意图。
图29是表示第3实施方式的光学头的结构的概念图。
图30是表示第4实施方式的光信息记录再生装置的结构的概念图。
图31是表示第5实施方式的光信息***装置的结构的概念图。
图32是表示现有的光学头的结构的概念图。
图33(A)是现有的光学头所使用的受光元件即二分区光电二极管的平面示意图;图33(B)是图33(A)的D-D’截面的截面示意图。
图34(A)是现有的光学头所使用的受光元件即二分区光电二极管的平面示意图;图34(B)是图34(A)的E-E’截面的截面示意图。
具体实施方式
(第1实施方式)
参照图1对本发明的第1实施方式的光学头进行说明。
图1是表示本实施方式的光学头10的结构的示意图。图1中,7是信息记录介质即光盘;1是发射波长为405nm的激光的半导体激光光源;2是聚光元件即物镜;3是聚光元件驱动装置即物镜致动器;4是由玻璃材料制成的单向***;5是包括二分区光电二极管的受光元件;6是将来自于光盘7的反射光汇聚于受光元件5的检测透镜。
另外,图2(A)是表示受光元件5即二分区光电二极管20的平面示意图;图2(B)是图2(A)的A-A‘截面的截面示意图。图2(A)和图2(B)中,21a、21b分别是由半导体材料制成的例如长宽尺寸为0.75mm×0.75mm、厚度为0.3mm的受光单元;22a、22b是分别设置于受光单元21a、21b的各自表面的表面电极;23a、23b、23c、23d是框架端子;25是在受光单元21a、21b的背面连续设置的背面电极;26a是电连接表面电极22a与框架端子23a的金属线;26b是电连接表面电极22b与框架端子23b的金属线;27是树脂保护体,用于保护二分区光电二极管20,例如是长宽尺寸为4mm×5mm、高度为1.8mm的形状,规定二分区光电二极管20的外形;28是将受光单元21a与受光单元21b分离的分割线。此外,框架端子23c与框架端子23d一体化而形成框架部件24。
受光单元21a、21b的背面电极25与框架部件24电连接。另外,表面电极22a、22b通过金属线26a、26b分别与框架端子23a、23b电连接。此外,二分区光电二极管20中, 框架端子23a、23b为阳极端子,框架端子23c、23d为阴极端子。而且,受光单元21a、21b中各自接收的光被转换为光电流。然后,光电流从框架端子23a、23b被输出。再说,由二分区光电二极管20的受光单元21a、21b与表面电极22a、22b构成的部分也被称作受光芯片29。
对作为第1实施方式的光学头进行详细说明,该光学头中的作为受光元件5被使用的二分区光电二极管20中,作为树脂保护体27,使用由将含有笼型硅倍半氧烷化合物(basket-structured silsesquioxane)的硅树脂组成物硬化而得到的硅树脂硬化物制成的光学元件。
作为上述笼型硅倍半氧烷化合物的具体例,例如,可以举出由下述通式(1)至(3)表示的硅倍半氧烷化合物、以及该化合物进行部分加成反应形成的硅倍半氧烷化合物的部分聚合物等。这种笼型硅倍半氧烷化合物的硬化物,对于高能量密度的光照射具有极强的耐性。
(AR1R2SiOSiO1.5)n(R3R4HSiOSiO1.5)p(BR5R6SiOSiO1.5)q(HOSiO1.5)m-n-p-q(1)
(AR1R2SiOSiO1.5)r(B1R5R6SiOSiO1.5)s(HOSiO1.5)t-r-s                  (2)
(R3R4HSiOSiO1.5)r(B1R5R6SiOSiO1.5)s(HOSiO1.5)t-r-s                  (3)
(式(1)至(3)中,A表示具有碳-碳不饱和键的基;B表示取代或非取代的饱和烷基或羟基;B1表示取代或非取代的饱和烷基或羟基,或者氢原子;R1至R6分别表示独立地选自低碳烷基、苯基和低碳芳烷基中的官能团。另外,m和t表示选自6、8、10和12中的数;n表示1至m-1的整数;p表示1至m-n的整数;q表示0至m-n-p的整数;r表示2至t的整数;s表示0至t-r的整数。)
作为在通式(1)或通式(2)中由A所表示的具有碳-碳不饱和键的基,特别优选末端具有碳-碳不饱和键的链烃基。
作为上述式(1)所表示的硅倍半氧烷化合物的具体例,例如,可以举出:m=8,n=4,p=4,R1、R2、R3、R4为甲基,A为环己烯基乙基的化合物;即四(环己烯基乙基二甲基硅氧烷基)-四(二甲基硅氧烷基)硅倍半氧烷(TCHS,Tetrakis(cyclohexenylethyldimethylsiloxy)-tetrakis(dimethyl-siloxy)silsesquioxane)。
下述式(4)示出TCHS的结构。
Figure G2007800447117D00081
(上述结构式(4)中,R为环己烯基乙基二甲基硅氧烷基(-O-Si(CH3)2-C2H5-C6H8)或者二甲基硅氧烷基(-O-Si(CH3)2H);分子中含有4个环己烯基乙基二甲基硅氧烷基和4个二甲基硅氧烷基。)
上述TCHS的分子通过环己烯基乙基二甲基硅氧烷基与二甲基硅氧烷基的反应,形成如下所示的交联结构。
Figure G2007800447117D00082
另外,作为上述通式(2)所表示的硅倍半氧烷化合物的具体例,例如,可以举出:四烯丙基硅倍半氧烷(tetraallylsilsesquioxane)、八乙烯基硅倍半氧烷(octavinylsilsesquioxane)、四(烯丙基二甲基硅氧烷基)-四(三甲基硅氧烷基)硅倍半氧烷(tetraallyldimethylsiloxy-tetratrimethylsiloxysilsesquioxane)、八(乙烯基二甲基硅氧烷基)硅倍半氧烷(octavinyldimethylsiloxysilsesquioxane)、六(烯丙基二甲基硅氧烷基)-二羟基硅倍半氧烷(hexaallyldimethylsiloxy-dihydroxysilsesquioxane)等。
下述式(5)示出四烯丙基硅倍半氧烷的结构。此外,四烯丙基硅倍半氧烷是通式(2)中的t=8,r=4,s=4,R1、R2、R5、R6为甲基,A为烯丙基(allyl group),B1为氢原子的化合物。
Figure G2007800447117D00083
(上述结构式(5)中,R为烯丙基二甲基硅氧烷基(-O-Si(CH3)2-CH2-CH=CH2)或者二甲基硅氧烷基(-O-Si(CH3)2H);分子中含有4个烯丙基二甲基硅氧烷基和4个二甲基硅氧烷基。)
上述四烯丙基硅倍半氧烷的分子通过烯丙基二甲基硅氧烷基与二甲基硅氧烷基的反应,形成如下所示的交联结构。
另外,作为上述通式(3)表示的硅倍半氧烷化合物的具体例,例如,可以举出:八氢化物硅倍半氧烷(octahydridesilsesquioxane)、四(三甲基)-四(二甲基硅氧烷基)硅倍半氧烷(tetratrimethyl-tetrakisdimethylsiloxysilsesquioxane)等。
通过使上述硅树脂组成物中含有交联剂,可以得到具有更加细致的交联结构的硬化物。而且,具有细致的交联结构的硬化物对于能量密度高的光的稳定性更高。因此,使用交联剂时,可以得到一种进一步抑制反复照射能量密度高的蓝色激光时产生的材料劣化的光学元件。
作为这种交联剂的具体例,可以举出由下述通式(6)或下述通式(7)表示的化合物。
HR7R8Si-X-SiHR9R10    (6)
(式(6)中,X表示2价的连接基或原子;R7、R8、R9、R10分别独立地表示碳数为1至3的烷基或氢原子)
H2C=CH-Y-CH=CH2    (7)
(式(7)中,Y表示2价的2价的连接基或原子)
作为上述通式(6)表示的化合物的具体例,例如,可以举出:四甲基二硅氧烷、六甲基三硅氧烷、八甲基五硅氧烷、二(二甲基硅基)乙烷(di(dimethylsilyl)ethane)、二(二甲基硅基苯基)***(di(dimethylsilylphenyl)ether)、o-二(二甲基硅基)苯(o-di(dimethylsilyl)benzene)等。
另外,作为上述通式(7)表示的化合物的具体例,可以举出:二乙烯基四甲基二硅氧烷、二烯丙基四甲基二硅氧烷、二乙烯基二苯基二甲基二硅氧烷、二乙烯基六甲基三硅氧烷、二烯丙基二苯基硅烷、二烯丙基二硫化物等。
作为上述交联剂的配合比例,相对于硅倍半氧烷化合物的官能团1当量份(equivalentpart),优选0.01至3当量左右。
作为由含有笼型硅倍半氧烷化合物的硅树脂硬化物制成的光学元件的一个例子,对具有将TCHS的硬化物制成的树脂保护体27作为光学元件的二分区光电二极管20进行说明。
首先,参照图3说明二分区光电二极管20的制造方法。
图3示出具有腔部31a、浇口部31b、浇道部31c的由模具钢制成的模具31的固定侧模具的腔部31a配置着连接有受光芯片29和金属线26a、26b的框架部件24的状态。模具31是以夹住框架部件24来关闭模具31中的可动侧模具,这样进行动作。模具31的浇口部31b设置在树脂保护体27的外周部的腔部31a的接合面上,以使浇口部31b在框架部件24的平面上与框架端子垂直地交叉。此外,优选将框架端子23a至23d与框架部件24一体化形成。此时,易于将框架部件24定位于腔部31a。另外,成形后切断框架部件24来形成二分区光电二极管,即能够取得多个,从而进一步提高生产率。
然后,将1g合成并精制得到的TCHS通过浇口部31b填充到腔部31a,由此进行加热浇铸成形。通过填充该TCHS,二分区光电二极管20的外形被形成。例如通过将腔部31a的温度保持在约200℃左右的固定温度,在真空中进行约3小时的加热浇铸,填充的TCHS被热硬化。如此,形成了二分区光电二极管的外形形状的硅树脂硬化物制成的树脂保护体27。此外,加热浇铸时,对腔部31a进行保压。通过进行保压,能够提高树脂保护体27的形状精度和面型精度。保压操作也可以分步进行。
此时,在相邻的TCHS分子之间,结合于硅原子的氢原子,与具有碳-碳不饱和键的基反应,从而进行加成聚合反应。然后,通过这种加成聚合反应,TCHS被硬化。
图4(A)和图4(B)是表示TCHS这种笼型硅倍半氧烷化合物进行加成聚合而形成的硅树脂硬化物的三维交联结构的示意图。图4(A)是示出了多个笼型硅倍半氧烷化合物被交联形成的三维交联结构的示意图,图4(B)是表示笼型硅倍半氧烷化合物的笼型结构的示意图。图4(A)中,41表示由硅原子与氧原子形成的六面体结构,42表示交联结合六面体结构41的有机链节。
如图4(B)所示,笼型硅倍半氧烷化合物的结构是由硅原子与氧原子形成的、其一边为纳米级尺寸(如0.5nm)的多面体(如六面体)。因此,由如上所述的笼型硅倍半氧烷化合物制成的硅树脂硬化物也被称作纳米树脂。
例如,TCHS中,结合于硅原子的氢原子与具有碳-碳不饱和键的基进行硅氢化反应 并加成聚合从而形成硬化物。此时,通过有机链节将笼型硅倍半氧烷化合物所具有的纳米尺寸的笼型结构连接,三维交联结构被形成。如此形成的硅树脂硬化物具有即使长时间受蓝或近紫外区的光的照射也不易劣化的类似于玻璃(glass-like)的特性。即,由这种树脂形成的树脂保护体27,是不易产生透光率降低的透明树脂保护体。
图5是表示将405nm的蓝色激光(以下,有时仅称作蓝色激光)聚光于在与形成树脂保护体27时的同样的条件下硬化而得到的厚0.5nm的TCHS的硬化物,并以2.2W/mm2的照射密度连续照射时,透过率随时间变化的图表。
根据图5的图表,对所述TCHS的硬化物连续照射蓝色激光67小时后,透过率也几乎没有下降。因此可知,即使对TCHS的硬化物长时间连续照射蓝色激光,透光率也不会大幅度下降。
图6是表示照射蓝色激光前、以及以2.2W/mm2的照射密度连续照射67小时蓝色激光后,TCHS的硬化物的远场图形(far field pattern)。图6中,左侧表示光照射前的远场图形,右侧表示照射67小时后的远场图形。从图6可知,照射前后TCHS的硬化物的远场图形发生了变化。
根据上述结果,以2.2W/mm2的照射密度连续照射蓝色激光时,TCHS的硬化物的透光率几乎没有下降。而照射前后TCHS的硬化物的远场图形发生了变化。由此可知,以2.2W/mm2的照射密度连续照射67小时蓝色激光时,仅会产生很小的损伤。
图7是表示以40mW/mm2的照射密度连续照射蓝色激光时,TCHS的硬化物的透光率随时间变化的图表。由图7的图表可知,即使连续照射40mW/mm2的功率密度的蓝色激光约170小时,硬化物的透光率也没有大幅度下降。
图8是表示照射蓝色激光前、以及以40mW/mm2的照射密度连续照射72小时蓝色激光后,TCHS的硬化物的远场图形。根据图8所示的远场图形的变化可知,以40mW/mm2的照射密度连续照射蓝色激光时的远场图形的变化,相比图6所示的以2.2W/mm2的照射密度连续照射蓝色激光时的变化要小。但是,即使是照射密度为40mW/mm2的照射,远场图形也发生了极小的变化。
根据上述结果可知,即使对TCHS的硬化物以40mW/mm2的照射密度连续照射蓝色激光约170小时,硬化物的透光率也没有大幅度下降。而根据以40mW/mm2的照射密度连续照射蓝色激光72小时时远场图形发生一定程度的变化可知,即使照射密度为40mW/mm2时,也产生很小的损伤。
图9是表示作为比较对象,使用由信越有机硅公司(Shinetsu Silicone Co.Ltd.)制 造的普通的有机硅树脂(KE-106),制备与TCHS的硬化物相同厚度0.5mm的硬化物,以2.2W/mm2的照射密度连续照射蓝色激光时,该硬化物的透过率随时间变化的图表。根据图9的图表所示的结果可知,以2.2W/mm2的照射密度照射时,即使是普通的有机硅树脂的硬化物,透过率也没有随时间变化而大幅度下降。另外可知,图5所示的TCHS的硬化物的透过率随时间的变化,与图9所示的普通的有机硅树脂的硬化物的透过率随时间的变化相比,没有很大的差别。
图10表示照射蓝色激光前、以及以2.2mW/mm2的照射密度连续照射67小时蓝色激光后,上述普通的有机硅树脂的硬化物的远场图形。
将图6的TCHS的硬化物的远场图形的变化与图10的普通的有机硅树脂的硬化物的远场图形的变化进行比较可知,TCHS的硬化物的照射前后的远场图形的变化明显要小。
图11是以2.2W/mm2的照射密度连续照射67小时蓝色激光后,用光学显微镜观察到的TCHS的硬化物的照射点附近的照片。另外,图12是以2.2W/mm2的照射密度连续照射67小时蓝色激光后,普通的有机硅树脂的硬化物的光学显微镜照片。在图11的TCHS的硬化物的显微镜照片中,未确认到照射痕。而在图12的普通的有机硅树脂的硬化物的显微镜照片中,清楚地确认到皱纹状的照射痕。
图13是表示作为比较对象,对使用可用作形成树脂保护体的材料的市售的透明的脂环式环氧树脂(日本大赛璐化学工业株式会社(Daicel Chemical Industries,Ltd.)制造的CELLOXIDE 2021)得到的厚0.5mm的硬化物,以2.2W/mm2的照射密度连续照射蓝色激光时,该硬化物的透过率随时间变化的图表。根据图13的图表所示的结果可知,脂环式环氧树脂的硬化物的透过率从照射后6小时左右开始大幅度下降,经过22小时后,透过率下降至不到10%。
另外,图14是以2.2W/mm2的照射密度连续照射蓝色激光22小时后,用光学显微镜观察到的脂环式环氧树脂的硬化物的照射点附近的照片。根据图14的光学显微镜照片可知,脂环式环氧树脂的硬化物中,在照射点形成有直径为数十微米(μm)的照射痕。另外可知,基于照射痕底的焦点距离计算时,照射痕的深度为数十微米。
根据上述说明可知,就以2.2W/mm2的照射密度连续照射蓝色激光时透光率随时间的变化、远场图形的光照射前后的变化、以及光照射后的照射点的显微镜观察中的任何一项来判断时,与普通的有机硅化合物、透明脂环式环氧树脂的硬化物相比,硅倍半氧烷化合物的硬化物的劣化都小。另外,观察到由含有TCHS的硅树脂组成物制成的硬化物的远场图形也发生了变化。
下面,取代使用含有TCHS的硅树脂组成物而得到的硅树脂硬化物,作为用于形成树脂保护体的材料,使用基于通过向1g精制的四烯丙基硅倍半氧烷加入18.75μL的3.0×10-3wt%Pt(cts)甲苯溶液并均匀搅拌来制备的树脂组成物而得到的硅树脂硬化物,除此以外其他条件相同,制作另外的光学头。此时用于形成树脂保护体的加热浇铸的条件为:在空气中约120℃下加热约3小时。此时,在相邻的四烯丙基硅倍半氧烷分子之间,结合于硅原子的氢原子,和与硅原子结合的分子链末端的乙烯基,发生加成聚合反应。
图15是表示将蓝色激光聚光于在与形成树脂保护体时的同样的条件下硬化的、厚0.5mm的四烯丙基硅倍半氧烷的硬化物,并以1.1W/mm2的照射密度连续照射时,该硬化物的透过率随时间变化的图表。图16是表示将405nm的蓝色激光聚光于厚0.5mm的上述TCHS的硬化物,并以1.1W/mm2的照射密度连续照射时,该硬化物的透过率随时间变化的图表。
根据图15和图16的图表所示的结果可知,以1.1W/mm2的照射密度连续照射蓝色激光时,四烯丙基硅倍半氧烷的硬化物的透过率和TCHS的硬化物的透过率都几乎没有下降。因此可知,就透过率而言,四烯丙基硅倍半氧烷的硬化物和TCHS的硬化物,在透光率的时间变化方面没有差别。
图17是表示照射蓝色激光前、以及以1.1W/mm2的照射密度连续照射72小时蓝色激光后,上述四烯丙基硅倍半氧烷的硬化物的远场图形。图18是表示照射蓝色激光前、以及以1.1W/mm2的照射密度连续照射72小时蓝色激光后,上述TCHS的硬化物的远场图形。四烯丙基硅倍半氧烷的硬化物中,如图17所示,照射72小时后发现远场图形稍微发生了变化,但没有发现黑点。而TCHS的硬化物中,如图18所示,照射72小时后远场图形发生了很大变化,中央部出现了黑点。通过对图17的四烯丙基硅倍半氧烷的硬化物的远场图形的变化与图18的TCHS的硬化物的远场图形的变化进行比较可知,四烯丙基硅倍半氧烷的硬化物的变化明显要小。
图19是表示以1.1W/mm2的照射密度连续照射72小时蓝色激光后,用偏光显微镜观察(补偿法观察,Senarmont observation)到的四烯丙基硅倍半氧烷的硬化物的照射点附近的照片。另外,图20表示以1.1W/mm2的照射密度连续照射72小时蓝色激光后,用偏光显微镜观察到的TCHS的硬化物的照射点附近的照片。图19的四烯丙基硅倍半氧烷的硬化物的显微镜照片,与图20的TCHS的硬化物的显微镜照片相比,可知照射部的损害少,几乎确认不到照射痕。
根据上述结果可知,四烯丙基硅倍半氧烷的硬化物,与TCHS的硬化物相比,对于蓝 色激光的耐性更高。考虑这是源于以下理由。
对TCHS中的交联反应做出贡献的官能团是环状的不饱和双键,对四烯丙基硅倍半氧烷中的交联反应做出贡献的官能团是链状的不饱和双键。不饱和双键与-SiH之间发生的交联反应中,环状的不饱和双键的位阻(steric hindrance)大。而且,该位阻成为妨碍交联反应的原因。因此,交联反应后,硬化物中残留有未反应的不饱和双键。而且,这种未反应的不饱和双键由于化学性不稳定,对于蓝色激光的耐性低。因此,照射能量密度高的蓝色激光时,由于发生不理想的反应,硬化物会随时间变化。而链状的不饱和双键与-SiH之间发生的交联反应中,链状的不饱和双键由于位阻小,所以反应性强。即,不饱和双键与-SiH之间易于发生交联反应。因此,交联反应后,硬化物中难以残留未反应的不饱和双键。认为这导致:即使照射能量密度高的蓝色激光时,硬化物也不易随时间而变化。
下面,取代使用含有上述TCHS的硅树脂组成物得到的硅树脂硬化物,作为用于形成树脂保护体27的材料,使用基于通过向1g精制的二烯丙基硅倍半氧烷加入0.315g二乙烯基四甲基二硅氧烷和15.2μL的3.0×10-3wt%Pt(cts)甲苯溶液并均匀混合来制备的硅树脂组成物而得到的硅树脂硬化物,除此以外其他条件相同,制作另外的光学头。此时加热浇铸的条件为:在空气中在约120℃下加热约3小时。
此外,二烯丙基硅倍半氧烷是通式(2)中t=8,r=2,s=6,R1、R2、R5、R6为甲基,A为烯丙基,B1为氢原子的化合物,如下述式(8)所示。
Figure G2007800447117D00141
(上述结构式(8)中,R为烯丙基二甲基硅氧烷基(-O-Si(CH3)2-CH2-CH=CH2)或者二甲基硅氧烷基(-O-Si(CH3)2H);分子中含有2个烯丙基二甲基硅氧烷基和6个二甲基硅氧烷基。)
此时,在相邻的二烯丙基硅倍半氧烷分子之间,二烯丙基硅倍半氧烷的与硅原子结合的氢原子和与硅原子结合的末端的乙烯基进行加成聚合,并且二乙烯基四甲基二硅氧烷的乙烯基也参与加成聚合,从而形成如下所示的交联结构。然后,通过这种加成聚合反应,二烯丙基硅倍半氧烷被硬化。
Figure G2007800447117D00151
图21是表示将蓝色激光聚光于通过将二烯丙基硅倍半氧烷在与形成树脂保护体时的同样的条件下并使用二乙烯基四甲基二硅氧烷作为交联剂的情况下硬化而得到的厚0.5mm的硬化物,以1.1W/mm2的照射密度连续照射时,该硬化物的透过率随时间变化的图表。根据图21的图表所示的结果可知,以1.1W/mm2的照射密度连续照射蓝色激光时,使用二乙烯基四甲基二硅氧烷作为交联剂将二烯丙基硅倍半氧烷硬化而得到的硬化物,透过率几乎没有下降。
图22表示以1.1W/mm2的照射密度连续照射240小时蓝色激光时,使用上述二乙烯基四甲基二硅氧烷作为交联剂而得到的二烯丙基硅倍半氧烷的硬化物的远场图形的时间变化。如图22所示,上述硬化物,照射240小时后远场图形也几乎没有变化。将其与图18的TCHS的硬化物的远场图形的变化进行比较可知,使用了交联剂而得到的二烯丙基硅倍半氧烷的硬化物,对于蓝色激光的照射具有很强的耐性。
图23是以1.1W/mm2的照射密度连续照射240小时蓝色激光时,使用上述二乙烯基四甲基二硅氧烷作为交联剂而得到的二烯丙基硅倍半氧烷的硬化物的照射点附近的偏光显微镜照片。根据图23的显微镜照片,使用了交联剂而制备的二烯丙基硅倍半氧烷的硬化物,即使照射240小时后也完全看不到照射痕。
根据上述结果可知,使用了交联剂而制备的二烯丙基硅倍半氧烷的硬化物,与上述的TCHS的硬化物、上述四烯丙基硅倍半氧烷的硬化物相比,对于蓝色激光具有更高的耐性。
图24示出以40mW/mm2的照射密度连续照射蓝色激光时,使用二乙烯基四甲基二硅氧烷作为交联剂而得到的二烯丙基硅倍半氧烷的硬化物的透过率随时间变化的图表。根据图24可知,上述硬化物,即使连续照射蓝色激光约1700小时(累计光量70WH/mm2),透过率也几乎没有下降。
图25表示以40mW/mm2的照射密度连续照射1250小时蓝色激光时,使用上述二乙烯基四甲基二硅氧烷作为交联剂而制备的二烯丙基硅倍半氧烷的硬化物的远场图形的时间变化。根据图25可知,远场图形到625小时为止都几乎没有变化,对于蓝色激光的照射具有非常高的耐性。
根据上述结果可知,使用了交联剂而制备的二烯丙基硅倍半氧烷的硬化物对于蓝色激光具有非常高的耐性。考虑这是源于以下理由。
上述的TCHS的硬化物、四烯丙基硅倍半氧烷的硬化物中,笼型结构结合的-SiH与笼型结构结合的不饱和双键之间发生交联反应。此时,交联反应在进行到某种程度时,结构被固定并失去自由度,之后的交联反应很难进行下去。这就导致进行交联反应的部分与残留有未反应残基的部分共存,形成不均匀的交联结构。另一方面,使用如二乙烯基四甲基二硅氧烷的交联剂交联硅倍半氧烷化合物时,在笼型结构间存在运动性高的反应性单体即交联剂的单体的情况下,笼型结构结合的-SiH与笼型结构结合的不饱和双键之间形成交联结构,因此结构的固定化被延迟,交联反应更易进行。据此,未反应残基难以残留在硬化物中。另外,交联反应的进行过程中,即使产生未反应的残基,也能够通过运动性高的交联性单体形成交联结构。因此,通过使用交联剂,使硬化物中的未反应残基减少,对于蓝色激光的照射耐性显著提高。
进一步,取代使用含有TCHS的硅树脂组成物得到的硅树脂硬化物,作为用于形成树脂保护体27的材料,使用基于通过向1.0g精制得到的八乙烯基硅倍半氧烷加入0.44g的四甲基二硅氧烷和14.68μL的3.0×10-3wt%Pt(cts)甲苯溶液并均匀混合来制备的树脂组成物而得到的硅树脂硬化物,除此以外其他条件相同,制作另外的光学头。此时加热浇铸的条件为:在空气中约120℃下加热约3小时。
此外,八乙烯基硅倍半氧烷是通式(2)中t=8,r=8,R1、R2为甲基,A为乙烯基的化合物,如下式(9)所示。
Figure DEST_PATH_GSB00000413826400031
(上述结构式(9)中,R为乙烯基二甲基硅氧烷基(-O-Si(CH3)2-CH=CH2。)
此时,八乙烯基硅倍半氧烷中,八乙烯基硅倍半氧烷所具有的、通过硅氧键硅原子结合的分子链末端的乙烯基,与四甲基二硅氧烷的硅原子结合的氢原子进行加成聚合,从而形成交联结构。
图26是表示上述各硬化物中的不饱和双键与-Si-H基的残基数、和对于蓝色激光的耐性之间的关系的图表。此外,上述残基数表示通过拉曼光谱测定的不饱和双键与-Si -H基的残基数的总数。另外,对于蓝色激光的耐性,用照射光的累计光量(WH/mm2)来表示。根据图26的图表可知,与由-SiO-构成笼型结构具有环状的反应性官能团的TCHS的硬化物相比,具有直链状官能团的四烯丙基硅倍半氧烷的硬化物的残基数少,而且耐性高。另外可知,通过低分子的反应性单体交联时,硬化物中的未反应的残基量进一步降低,这使对于蓝色激光照射的耐性进一步得到提高。
根据以上结果可知下述情况。即,使用笼型硅倍半氧烷化合物的硬化物作为光学元件的材料时,透光率长时间没有变化,并且光照射导致的劣化小,所以即使是使用了405nm的蓝色激光这样能量密度高的光源的光信息记录再生装置的光学头,也能够实现长使用寿命化。另外,特别是,基于通过交联剂使具有直链上的不饱和双键的四烯丙基硅倍半氧烷这样的化合物、或笼型硅倍半氧烷化合物交联而得到的硬化物,可以得到具有更高耐光性的光学元件。
进一步优选的是,实施方式1的光学头10中,检测透镜6和物镜2也由如上所述的硅树脂硬化物形成。将笼型硅倍半氧烷化合物的硬化物用于光学头10的检测透镜6和物镜2时,也能够抑制像蓝色激光这样的能量密度高的光透过时的透过率的下降。其结果是能够抑制各种光学元件使受光单元21a、21b中的受光量下降,进而导致RF信号、伺服信号的质量下降的问题。另外,能够通过注射成形制造透过率下降得到抑制的透镜,因此能够以低成本来制造小型且非轴对称的检测透镜6和物镜2。据此,能够实现光学头的小型化和结构部件的简单化。
检测透镜6和物镜2,可以使用具有镜面加工过的透镜形状的腔的模具,通过注射成形制造。
将加热浇铸的条件选择为与上述树脂保护体的成形条件相同。此外,加热浇铸时,通过对腔部施加保压,能够提高透镜的形状精度、面型精度。保压操作也可以分步进行。
如此得到的实施方式1的光学头10,受光元件5的树脂保护体27、检测透镜6和物镜2由如上所述的硅树脂硬化物形成,因此能够抑制使用了波长405nm的蓝色激光的光学头10中发生透过率下降的劣化现象,从而不会产生由树脂劣化引起的受光单元21a、21b中的受光量下降而导致RF信号、伺服信号的质量下降的问题。此外,光学头10中,树脂保护体27、检测透镜6和物镜2都可以由如上所述的硅树脂硬化物形成,也可以根据需要,例如仅使其中任意一个或两个光学元件由上述硅树脂硬化物形成,其他光学元件由玻璃等形成。
(第2实施方式)
除了使用具有集成电路的电路内置型受光元件即光电子集成电路(OEIC,optoelectronic integrated circuit)来作为受光元件之外,第2实施方式的光学头,与实施方式1的光学头的结构相同。本实施方式中,仅就光电子集成电路(OEIC)进行详细说明。
图27(A)是实施方式2的光学头中的被用作受光元件的电路内置型受光元件即光电子集成电路(OEIC)60的平面示意图,图27(B)是图27(A)的B-B’截面的截面示意图。
图27(A)和图27(B)中,60为受光元件OEIC;57是厚0.3mm的受光芯片,具有受光单元以及放大并演算来自于受光单元的光电流的电路;多个53a和多个53b分别是框架端子;54是框架部件;55是背面电极;59是基底构件;56a、56b是电连接受光芯片57的表面电极与框架端子53a、53b的金属线;27是由笼型硅倍半氧烷化合物的硬化物形成的树脂保护体,例如是由长宽尺寸为3mm×4mm、高度为1.2mm的形状来形成OEIC60的外径形状。
OEIC60具有将受光元件5的受光单元接收的光转换为光电流的功能,OEIC60还利用受光芯片57所具有的电路来放大且演算光电流后,从框架端子53a、53b输出光电流,其中,受光元件5是在实施方式1中说明的包括二分区光电二极管的受光元件5。
第2实施方式的光学头中,使用图27(A)和图27(B)所示的OEIC60来作为受光元件5,因此在光学头10中,除了受光元件外无需再设置用于放大并演算光电流的电路。另外,通过设置基底构件59,折弯框架端子53a、53b,可以得到超小型、超薄型的受光元件。而且,通过被折成弯状的框架端子53a、53b,搭载于柔性印刷配线板时可以实现凸点工艺(bump method)等电连接,所以在搭载于光学头时也能缩小焊接区域,因此可以实现小型的光学头。
作为用于形成第2实施方式中的OEIC60的树脂保护体27的材料,可以使用与实施方式1中所使用的相同的含有笼型硅倍半氧烷化合物的硅树脂。
下面对OEIC60的制造方法进行说明。
本制造方法中,基底构件59与树脂保护体27是由不同的材料制成,所以分两阶段进行成形。
首先,准备具有腔部、浇口部、浇道部的由模具钢制成的第1模具。然后,先将框架部件54与基底构件59在第1模具内定位并注射成形。然后,使框架部件54与基底构件59一体化。此时的树脂温度取决于树脂的种类,具体例如为230~260℃以上。而腔的温度通过由水冷却模具被保持在一定温度。优选该温度为例如120~130℃左右。
其次,准备具有腔部、浇口部、浇道部的由模具钢制成的第2模具。然后,将上述框架部件54与基底构件59被一体化而形成的成形体,配置于第2模具的腔部,由上下模具夹住。此时,浇口部设置在树脂保护体27的外周部的腔的接合面上,以使浇口部在框架部件54的平面上与框架端子垂直地交叉,熔化的硅树脂组成物通过该浇口部流入填充到腔部,从而形成二分区光电二极管60的外形。腔的温度,通过由水冷却模具保持在约200℃的一定温度。此外,加热浇铸时,对腔部施加保压。通过施加保压,能够提高树脂保护体27的形状精度、面型精度。保压操作也可以分步进行。框架部件和框架端子不是相互独立的,而是一体化形成的,这是因为更容易将框架部件定位于腔内。成形后切断框架部件形成二分区光电二极管,即能够取得多个,从而进一步提高生产率。
另外,作为OEIC60的其他制造方法,也可以使用如下所述的方法。
与前面说明的制造方法相同,首先通过在第1模具注射成形,将框架部件54与基底构件59一体化。但是,基底构件59,例如以比框架部件54高出0.7mm的高度,在受光芯片一侧,将受光芯片57和金属线56a、56b作为凹部包围来形成周围壁。此时,注射成形时的树脂温度取决于树脂的种类,具体例如为230~260℃以上。而腔的温度,通过由水冷却模具被保持于一定温度。例如将该温度设为120~130℃,即注射树脂的固化温度。
这样一体化的成形品(框架部件54与基底构件59),虽然被周围壁包围,但受光芯片57为开放状态的凹部,所以可使熔化的树脂填充到该处并使其热硬化来形成树脂保护体27。除了上述的填充处于开放状态的凹部并使热硬化的方法,还可以采用如下的方法,即进行加热浇铸时,在包括受光芯片57的开放状态的凹部的上部配置模具构件,将凹部作为基本上处于密闭状态的腔部,对该部分施加保压。通过施加保压,能够提高树脂保护体27的形状精度、面型精度。保压操作也可以分步进行。
(第3实施方式)
对本发明的第3实施方式的光学头进行说明。
图28(A)是具有受光芯片67的发光受光元件70的平面示意图,其中受光芯片67搭载有发射波长为405nm的半导体激光发光芯片(semiconductor laser emitter)61;图28(B)是图28(A)的C-C’截面的截面示意图。发光受光元件70的特征在于,除了在实施方式2中说明的OEIC60,还具有半导体激光发光芯片61,并使OEIC60具有图1所示的光学头10所搭载的半导体激光器光源1的功能。
图28(A)和图28(B)中,70是发光受光元件;67是厚0.3mm的受光芯片,具有受光单元以及放大并演算来自于受光单元的光电流的电路;61是搭载于受光芯片67的半导体 激光发光芯片,沿纸面垂直方向发射波长为405nm的激光。另外,多个53a、多个53b分别是框架端子;54是框架部件;55是背面电极;59是基底构件;多个56a、多个56b是电连接受光芯片57的表面电极与框架端子53a、53b的金属线;27是由笼型硅倍半氧烷化合物的硬化物制成的树脂保护体,例如是由长宽尺寸为3mm×4mm、高度为1.2mm的形状来形成用作受光元件的发光受光元件70的外径形状。
第3实施方式中,图28(A)和图28(B)中所示的发光受光元件70的树脂保护体27,由对于波长约为405nm的激光也不产生劣化现象的笼型硅倍半氧烷化合物的硬化物形成。因此,发光受光元件70不会产生树脂保护体27劣化造成透过率下降,并导致RF信号、伺服信号的质量下降的问题。
下面,对本实施方式的光学头96进行具体说明。图29表示本实施方式的光学头96。图29中,7是信息记录介质即光盘;2是聚光元件即物镜;3是聚光元件驱动装置即物镜致动器;94是检测透镜。另外,光学头96还包括发光受光元件70。
从搭载于发光受光元件70的半导体激光发光芯片61射出的激光透过检测透镜94后,由物镜2被汇聚,并射入光盘7。然后,由光盘7反射的激光,通过检测透镜94被汇聚,并射入发光受光元件70的受光芯片67,被转换为光电流。
如上所述,使用了搭载有半导体激光发光芯片61的发光受光元件70的光学头96中,无需独立设置半导体激光器光源1,所以能够进一步使光学头小型化。
第1到第3实施方式所示的受光元件中,受光芯片与框架端子通过金属线进行电连接,但不局限于此,也可以利用凸点工艺将受光芯片与框架端子电连接。
另外,第1到第3实施方式中所示的受光元件,也可以通过将受光芯片直接通过金属线电连接于用于固定元件的柔性印刷配线板来形成,即也可以采用所谓的COB(Chip-on-board,板上芯片封装)技术来形成。
另外,第1到第3实施方式中所示的受光元件,也可以通过将受光芯片直接电连接于用于固定元件的柔性印刷配线板来形成,即也可以采用所谓的倒装片(Flip Chip)技术来形成。
此外,第1到第3实施方式中,受光元件的树脂保护体、以及配置于聚光元件驱动装置即物镜致动器与受光元件之间并用于将来自于信息记录介质的反射光聚光于受光元件的检测透镜,由含有笼型硅倍半氧烷化合物的硅树脂组成物的硬化物形成,当然该硬化物也可以用于形成其他的根据需要被配置在激光的光路上的光学元件。作为这种光学元件的具体例,可以举出衍射光栅、准直透镜、分束器、像差修正元件等。这种光学元件,几乎 在所有的情况下,作为使用照射密度为数十mW/mm2以下且波长为405nm左右的激光的光学头的构成要素(element),易于被搭载。另外,根据光学头的结构,设计时也可以选择照射于上述树脂保护体的波长约为405nm的激光的照射密度。
另外,第1到第3实施方式中,使用了具有发射波长约为405nm的激光的激光器光源的光学头,但对于具有用于在DVD进行信息记录或再生、并发射波长约为660nm的激光的激光器光源的光学头,以及用于在CD进行信息记录或再生、并发射波长约为790nm的激光的激光器光源的光学头,当然也可以采用本发明的光学元件。兼有发射波长约660nm的激光、波长约790nm的激光的激光器光源和发射波长约405nm的激光的激光器光源的光学头中,波长约405nm的激光在光学头里部分反射或产生杂光,进而入射到发射波长约660nm的激光、发射波长约790的激光的激光器光源的光路上配置的光学元件时,就可能产生光学元件劣化、透过率下降,进而导致DVD、CD的RF信号、伺服信号的质量下降的问题。此时,与防止405nm左右的激光部分反射以及产生杂光的方案相比,使用本发明的光学元件来实现光学头的小型化和简单化要容易得多。
(第4实施方式)
参照图30,来说明本发明第4实施方式的光信息记录再生装置104,其使用激光在信息记录介质进行记录和再生光信息。
图30中,7是信息记录介质即光盘;106是光学头;112是使光盘7旋转的电动机。另外,光学头106包括:受光元件101、发射波长约为405nm的激光的半导体激光器光源110、物镜102以及物镜致动器103。另外,113是用于驱动光学头106、电动机112和物镜致动器103的驱动电路。
作为光信息记录再生装置104中的光学头106,使用了实施方式1到3中所说明的本发明的光学头,如使用光学头10。
在光信息记录再生装置104中,通过驱动电路113驱动电动机112,来对光盘7的应读取的记录部进行定位,以使其与光学头相对。
然后,为了使激光射入光盘7的上述记录部,激光从激光器光源110射出。此时,为了将激光聚光于上述记录部,通过物镜致动器103,物镜102被驱动电路113驱动。然后,来自于上述记录部的反射光,被构成光学头106的受光元件101接收。然后,受光元件101将接收的反射光转换为光电流组成的信号。然后,根据该信号,为了进一步伺服记录部的磁道,电动机112、物镜致动器103等被控制。
第4实施方式的光信息记录再生装置104中,光学头106使用了第1到第3实施方 式中说明的本发明的光学头,所以能够抑制光学头所使用的光学元件的材料劣化造成的透过率下降。因此,能够长时间保持高可靠性。
(第5实施方式)
参照图31,对本发明的第5实施方式的光信息***装置117进行说明。
光信息***装置117,包括本发明的光信息记录再生装置104、演算装置115和输出装置116。
光信息***装置117中,由光信息记录再生装置104从光盘7读取的信息被传送到演算装置115,并通过演算装置具有的CPU(Central Processing Unit,中央处理单元)被处理。
被处理的信息,被传送到输出装置116并作为图像信息和音声信息输出。
作为光信息***装置117的具体例,例如,可以举出计算机、光盘播放器、光盘录像机、汽车导航***、编辑***、数据服务器、AV配件(audio and visual component)等存储信息的所有光信息***装置等。
以上说明的本发明的一个方面是在利用激光对信息记录介质进行信息的记录或再生的光信息记录再生装置中使用的光学头,该光学头包括由将含有硅倍半氧烷化合物的硅树脂组成物硬化而得到的硅树脂硬化物制成的光学元件。根据这种结构,能够获得一种光学头,其可以抑制光学头所使用的光学元件的材料的劣化而引起的透过率下降,并可以长时间保持高透过率。另外,搭载于光学头的光学元件,由于能够通过注射来制作,能够制造成复杂的形状,所以能够实现光学头的小型化和简单化。
优选的是,所述光学头包括:将激光器光源发射的激光汇聚并照射到信息记录介质的物镜;汇聚来自于所述信息记录介质的反射光的检测透镜;以及接收由所述检测透镜汇聚的反射光的受光元件,其中,所述受光元件具有受光芯片和用于保护所述受光芯片的树脂保护体,所述受光芯片具有用于将接收的光转换为光电流的受光单元和连接于所述受光单元的电极,选自所述物镜、所述检测透镜和所述树脂保护体中的至少其中之一,由将含有硅倍半氧烷化合物的硅树脂组成物硬化得到的硅树脂硬化物制成。
另外,从能够进一步抑制高能量密度照射时的劣化的观点出发,优选的是,所述笼型硅倍半氧烷化合物含有选自由下述通式(1)至(3)表示的硅倍半氧烷化合物及其部分聚合物构成的组中的至少其中之一,
(AR1R2SiOSiO1.5)n(R3R4HSiOSiO1.5)p(BR5R6SiOSiO1.5)(HOSiO1.5)m-n-p-q  (1)
(AR1R2SiOSiO1.5)r(B1R5R6SiOSiO1.5)s(HOSiO1.5)t-r-s                   (2)
(R3R4HSiOSiO1.5)r(B1R5R6SiOSiO1.5)s(HOSiO1.5)t-r-s   (3)
通式(1)至(3)中,A表示具有碳-碳不饱和键的基;B表示取代或非取代的饱和烷基或羟基;B1表示取代或非取代的饱和烷基或羟基,或者氢原子;R1至R6分别表示独立地选自低碳烷基、苯基和低碳芳基烷基中的官能团;m和t表示选自6、8、10和12中的数;n表示1至m-1的整数;p表示1至m-n的整数;q表示0至m-n-p的整数;r表示2至t的整数;s表示0至t-r的整数。
另外,优选的是,所述硅树脂组成物含有交联剂,特别优选的是,所述硅树脂组成物含有下述通式(4)及/或下述通式(5)表示的化合物。通过使所述硅树脂组成物含有交联剂,能够有效地形成三维交联结构。
HR7R8Si-X-SiHR9R10    (4)
(通式(4)中,X表示2价的2价的连接基或原子;R7、R8、R9、R10各自独立地表示碳数为1至3的烷基或氢原子)
H2C=CH-Y-CH=CH2    (5)
(通式(5)中,Y表示2价的2价的连接基或原子)
另外,从硬化反应良好的观点出发,优选的是,所述硅树脂组成物含有:由所述通式(2)表示的笼型硅倍半氧烷化合物及/或其部分聚合物;和由所述通式(4)表示的化合物。
另外,从硬化反应良好的观点出发,优选的是,所述硅树脂组成物含有:由所述通式(3)表示的笼型硅倍半氧烷化合物及/或其部分聚合物;和由所述通式(5)表示的化合物。
另外,从反应性优异的观点出发,优选的是,通式(1)或通式(2)中的由A表示的具有碳-碳不饱和键的基为末端具有碳-碳不饱和键的链烃基。
另外,优选的是,所述硅倍半氧烷化合物含有:由所述通式(2)表示的笼型硅倍半氧烷化合物及/或其部分聚合物;和由上述通式(3)表示的笼型硅倍半氧烷化合物及/或其部分聚合物。
另外,优选的是,从所述激光器光源射出的激光为波长约405nm的激光。根据本发明的光学头,即使连续照射波长约为405nm的激光,光学元件的透过率也不会大幅度下降。
另外,本发明的另一方面是使用激光在信息记录介质进行信息的记录或再生的光信息记录再生装置,该光信息记录再生装置包括所述的光学头。
另外,本发明的另一方面是光信息***装置,该光信息***装置包括:所述光信息记录再生装置,再生记录于信息记录介质的信息;以及演算装置,根据所述信息进行演算。
产业上的利用可能性
本发明所涉及的光学头,由于即使长时间照射波长为405nm的蓝色激光这样的高能量密度的光,光学元件的透过率也不会下降,所以优选被用作使用蓝色激光的光学头。另外,搭载了这种光学头的光信息记录再生装置,可以用于例如计算机、光盘播放器、光盘录像机、汽车导航***、编辑***、数据服务器、AV配件等存储信息的所有光信息***装置。

Claims (11)

1.一种光学头,在利用激光对信息记录介质进行信息的记录或再生的光信息记录再生装置中使用,其特征在于包括:
由将含有笼型硅倍半氧烷化合物的硅树脂组成物硬化而得到的硅树脂硬化物制成的光学元件,其中,
所述笼型硅倍半氧烷化合物含有选自由下述通式(1)至(3)表示的硅倍半氧烷化合物及其部分聚合物构成的组中的至少其中之一,
(AR1R2SiOSiO1.5)n(R3R4HSiOSiO1.5)p(BR5R6SiOSiO1.5)q(HOSiO1.5)m-n-p-q  (1)
(AR1R2SiOSiO1.5)r(B1R5R6SiOSiO1.5)s(HOSiO1.5)t-r-s                    (2)
(R3R4HSiOSiO1.5)r(B1R5R6SiOSiO1.5)s(HOSiO1.5)t-r-s                    (3)
式(1)至(3)中,A表示具有碳-碳不饱和键的基;B表示取代或非取代的饱和烷基或羟基;B1表示取代或非取代的饱和烷基或羟基,或者氢原子;R1至R6分别表示独立地选自甲基和苯基中的官能团;m和t表示选自6、8、10和12中的数;n表示1至m-1的整数;p表示1至m-n的整数;q表示0至m-n-p的整数;r表示2至t的整数;s表示0至t-r的整数。
2.根据权利要求1所述的光学头,其特征在于,包括:
将激光器光源发射的激光汇聚并照射到信息记录介质的物镜;
汇聚来自于所述信息记录介质的反射光的检测透镜;以及
接收由所述检测透镜汇聚的反射光的受光元件,其中,
所述受光元件具有受光芯片和用于保护所述受光芯片的树脂保护体,
所述受光芯片具有用于将接收的光转换为光电流的受光单元和连接于所述受光单元的电极,
选自所述物镜、所述检测透镜和所述树脂保护体中的至少一个光学元件,由将含有所述笼型硅倍半氧烷化合物的硅树脂组成物硬化得到的硅树脂硬化物制成。
3.根据权利要求1或2所述的光学头,其特征在于:所述硅树脂组成物含有可使所述笼型硅倍半氧烷化合物交联的交联剂。
4.根据权利要求3所述的光学头,其特征在于:所述交联剂由下述通式(4)及/或下述通式(5)表示,
HR7R8Si-X-SiHR9R10    (4)
式(4)中,X表示2价的连接基或原子;R7、R8、R9、R10分别独立地表示碳数为1至3的烷基或氢原子;
H2C=CH-Y-CH=CH2     (5)
式(5)中,Y表示2价的连接基或原子。
5.根据权利要求4所述的光学头,其特征在于,所述硅树脂组成物含有:由所述通式(2)表示的硅倍半氧烷化合物及/或其部分聚合物;和由所述通式(4)表示的交联性单体。
6.根据权利要求4所述的光学头,其特征在于,所述硅树脂组成物含有:由所述通式(3)表示的硅倍半氧烷化合物及/或其部分聚合物;和由所述通式(5)表示的交联性单体。
7.根据权利要求1所述的光学头,其特征在于:所述通式(1)或所述通式(2)中的由A表示的具有碳-碳不饱和键的基,是末端具有碳-碳不饱和键的链烃基。
8.根据权利要求1所述的光学头,其特征在于,所述笼型硅倍半氧烷化合物含有:由上述通式(2)表示的硅倍半氧烷化合物及/或其部分聚合物;和由上述通式(3)表示的硅倍半氧烷化合物及/或其部分聚合物。
9.根据权利要求2所述的光学头,其特征在于:从所述激光器光源射出的激光,是波长为405nm的激光。
10.一种光信息记录再生装置,使用激光在信息记录介质进行信息的记录或再生,其特征在于包括:
权利要求1至9中任一项所述的光学头。
11.一种光信息***装置,其特征在于,包括:
权利要求10所述的光信息记录再生装置,再生记录于信息记录介质的信息;以及
演算装置,根据所述信息进行演算。
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